В области автоматизированного управления программируемый логический контроллер (ПЛК) и распределенная система управления (РСУ) являются двумя основными технологиями, каждая из которых имеет свою историю и сценарии применения. Хотя обе они являются важными компонентами промышленной автоматизации, они существенно различаются по происхождению, областям применения, техническим характеристикам и принципу резервирования. В чем разница между системами управления на основе ПЛК и РСУ ?
1. Происхождение и историческое развитие
Рождение ПЛК стало важной вехой в развитии промышленной автоматизации. Изначально он был разработан для устранения ограничений традиционных релейных устройств управления в сложных логических задачах. В 1960-х годах американская компания Digital Equipment Corporation разработала первое поколение программируемых контроллеров в ответ на потребности General Motors (GM), что ознаменовало официальный запуск ПЛК. Благодаря стремительному развитию технологий интегральных схем и компьютерных технологий, ПЛК непрерывно эволюционировали от первого поколения к пятому. Их функции становились всё более мощными, а области их применения продолжали расширяться. Основное преимущество ПЛК заключается в его мощных возможностях дискретного последовательного управления, что обеспечивает его эффективность в обработке коммутационной логики.
В отличие от этого, система DCS была создана для удовлетворения потребностей непрерывного управления технологическими процессами. Концепция DCS делает акцент на «децентрализованном управлении, централизованном управлении» и направлена на достижение децентрализации функций управления посредством микропроцессорной технологии для повышения безопасности и надежности системы. DCS объединяет компьютерные технологии, коммуникационные технологии, технологии ЭЛТ (электронно-лучевой трубки) и передовые технологии управления, формируя высокоинтегрированную систему автоматического управления. Эта система позволяет не только точно контролировать производственный процесс, но и осуществлять централизованное управление и мониторинг данных, значительно повышая эффективность производства и уровень управления.
2.Области применения и сценарии
С точки зрения областей применения, ПЛК и РСУ имеют свои особенности. Благодаря мощным возможностям дискретного управления, ПЛК широко используется в аэрокосмической, сталелитейной, табачной, фармацевтической, пищевой, металлургической, горнодобывающей промышленности, водоподготовке, транспорте и других отраслях. ПЛК играет незаменимую роль, особенно в случаях, требующих частого переключения, например, во вспомогательных цехах электростанций, в основных системах управления гидроэлектростанций и т.д.
Система DCS в большей степени ориентирована на непрерывное управление технологическими процессами , а ее основные области применения включают энергетику, нефтехимию, сталелитейную промышленность, нефтехимию, металлургию и другие отрасли с высокой степенью автоматизации. Особенно в основных блоках управления аэрокосмической, тепловой энергетики, атомной энергетики, крупной нефтехимической, сталелитейной и других отраслях промышленности, система DCS стала незаменимой системой управления в этих областях благодаря своей высокой степени интеграции и надежности.
3.Технические характеристики и методы программирования
С точки зрения технических характеристик существуют значительные различия между ПЛК и РСУ в плане управления базой данных, языка программирования и методов обработки сигналов.
ПЛК обычно содержит две базы данных: главный компьютер и подчиненный компьютер , которые в основном используются для последовательного управления. Его язык программирования в основном основан на релейной схеме, которая использует логические величины для оценки и вывода сигналов управления. Главный компьютер обычно использует SCADA (диспетчерское управление и сбор данных) в качестве интерфейса управления для обеспечения мониторинга и управления данными в реальном времени.
В системе DCS используется унифицированная конструкция верхней и нижней базы данных , которая обеспечивает единообразие и точность данных во всех аспектах системы. Нижние функциональные блоки системы DCS являются основными инструментами программирования, в то время как верхний компьютер имеет собственный независимый интерфейс управления системой контроля представления. Такая конструкция делает систему DCS более эффективной и удобной в обработке и мониторинге данных.
Что касается обработки сигналов, производители ПЛК, как правило, преобразуют все сигналы в цифровые величины для обработки. Такой метод обработки упрощает логическую структуру системы, но также может привести к потере части аналоговой информации. DCS больше фокусируется на обработке аналоговых величин. Она может напрямую обрабатывать аналоговые сигналы от датчиков, обеспечивая точный контроль производственного процесса.
4. Проектирование избыточности и масштабируемость системы
С точки зрения избыточной конструкции ПЛК и РСУ также демонстрируют различные характеристики. Режим горячего резервирования оборудования ПЛК обычно использует конфигурацию из двух стоек, двух источников питания, двух процессоров и двух сетевых карт, что эквивалентно двум комплектам избыточности аппаратного оборудования. Хотя этот метод резервирования повышает надежность системы, он также увеличивает ее стоимость, поэтому он не распространен на практике.
В системе DCS используется более совершенная архитектура горячего резервирования, обычно состоящая из двух интегрированных распределенных процессоров (DPU). Такой метод резервирования не только повышает надежность системы, но и снижает затраты, делая систему DCS более выгодной в сценариях применения, требующих высокой надежности.
С точки зрения масштабируемости системы ПЛК имеет больше преимуществ в дискретном управлении малыми и средними системами из-за его ценового преимущества по сравнению с малыми системами. Особенно в системах SIS (автоматизированная система безопасности) или ESD (система аварийного отключения), ПЛК стал предпочтительным контроллером для этих систем из-за своей гибкости и надежности.
DCS больше похожа на пакетную систему, которую можно легко настроить с помощью соответствующих модулей. С точки зрения горизонтальной масштабируемости системы DCS очень хороша с точки зрения удобства и безопасности. Однако из-за сложности и высокой стоимости DCS она не подходит для использования в системах SIS/ESD.
Подводя итог, можно сказать, что ПЛК и РСУ, являясь двумя основными технологиями в области автоматизированного управления, имеют свою уникальную историю, области применения и технические характеристики. При выборе системы управления следует всесторонне учитывать такие факторы, как конкретные сценарии применения, требования к управлению и бюджет затрат. В будущем, с непрерывным развитием Индустрии 4.0 и интеллектуального производства, ПЛК и РСУ продолжат интегрироваться и внедрять инновации, привнося больше возможностей в область промышленной автоматизации.